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HKZMB LR09 – PONT HONG KONG MACAO
HKLR 09 CFMS journée technique 1 dec. 2016 1
INTERVENANTS
HKLR 09
Employer The Government of HKSAR Administrated by Highways Department HZMB Project Management Office
Supervising Officer Ove Arup & Partners
Design and Build Contractor Dragages-China Harbour-VSL Joint Venture
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Designer Mott MacDonald Hong Kong
Designer YWL Engineering Pte Ltd
Design Team:
Technical supports Bouygues Travaux Publics
Design Checker AECOM Asia
HKZMB LR09 – PONT HONG KONG MACAO
HKLR 09
HK$ 12.86 bn (HK$10 : €1) Contrat
9.4 km viaducts Longueur
2 x 3 voies Voies
75m (typ.) to 180m Portée
En résumé
204,000 tonnes acier
725 u pieux
5,743 voussoirs tablier
710,000 m3 béton
Viaducs 9,4 km – 115 piles – 725 pieux forés Φ 2.50m/2.80m/3.00m
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Le pont objet du contrat présente un linéaire de 9,4 km et se compose de 19 viaducs, numérotés ML1 à ML19. Les viaducs présentent des tabliers de 70 à 180 m de portée.
Le site peut être divisé en deux zones distinctes : les Western Waters et l’Airport Channel. Les viaducs ML10, ML13 et ML14 étudiés par le Bureau d’Etudes de BYTP en phase d’exécution séparent l’île de l’aéroport Check Lap Kok et l’île de Lantau.
ML10 ML13 et ML14
OUVRAGE – PROFIL LONGITUDINAL
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• Chaque appui d’un viaduc repose sur deux semelles indépendantes. Elles sont de formes approximativement triangulaires (appuis de rive) ou rectangulaires (appuis courants).
• Chaque semelle est fondée sur 3 à 6 pieux forés en béton ancrés systématiquement dans le substratum granitique. Les pieux forés ont un diamètre compris entre 2,5m , 2,8m et 3,0 mètres.
APPUIS – ELEVATION - COUPE TYPE
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CONTEXTE GEOLOGIQUE - GEOTECHNIQUE
• Les terrains se composent d’une succession de dépôts marins (formation de Hang Hau Marine Deposit MD#1) puis d’alluvions argilo-limoneux (Alluvium A1/A2) et sablo-graveleux (Alluvium A3/A4), dite formation de Chek Lap Kok. Vient ensuite le chaos granitique (CDG) et le substratum granitique (Rock) où sont fondés les pieux.
• Compte-tenu de la réglementation de HKG le dimensionnement des pieux n’est fonction que de la hauteur de dépôts marins (frottement négatif) ainsi que des profondeurs et classes de rocher granitique (portance).
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Le Geoguide 3 permet de caractériser les différentes classes de granite à Hong-Kong.
CLASSIFICATION DU ROCHER GRANITIQUE
Zone d’ancrage des pieux Grade II/III
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• Le Code of practice for Foundations donne pour chaque type de granite identifié (classe et description géologique) des valeurs forfaitaires de capacités portantes admissibles en pointe et en frottement.
• Ainsi, quelque soit la qualité des sols traversés en amont, aucun frottement positif ne peut être considéré dans le calcul de la capacité portante.
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CODE OF PRACTICE FOR FOUNDATIONS
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ROCHER GRANITIQUE
SYNTHESE GEOTECHNIQUE
• Synthèse géotechnique réalisée par TERRASOL sur la base de : • 23 BH + SPT - + 39 BH + SPT • 72 Vane shear tests ( MD#1 et MD#2) • 8 pressiometer tests (MD#2 – A1/A2- CDG) • 14 Cone penetration tests (MD#1 et MD#2 - A1/A2- CDG) • Bender element tests + Cyclic triaxial tests
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• Pas de synthèse géotechnique globale produit par le groupement : BETP a missionné TERRASOL pour 3 viaducs (ML10-ML13-ML14) Assistance géotechnique Définition des paramètres géotechniques de calcul Profils géotechniques pour chaque viaduc Paramètres géotechniques dynamiques
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• 2 campagnes géotechniques (GI) ont été réalisées.
• Elles consistaient essentiellement en la réalisation de forages destructifs, de carottages, d’essais pénétrométriques , de SPT et d’essais en laboratoire.
• Suite aux campagnes géotechniques, il a été dressé un modèle géotechnique pour les sols sus-jacents.
SYNTHESE GEOTECHNIQUE
CDG : Completely Decomposed Granite M/SDG : Moderately to Slightly Decomposed Granite
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• Classe de sol
• Le profil de variation des ondes de cisaillement Vs est établi sur la base des essais SPT via la corrélation suivante :
• Dans le cas de la pile P78 (ML10), le site présentait une succession de sols de classe C ou D (Vs < 360 m/s) sur plus de 20 m, assise sur le substratum (Vs > 800 m/s).
• Sur la base de l’Eurocode 8, ce type de profil est qualifié de sol de classe E. Pour le projet, l’ensemble des piles se trouvaient dans cette configuration.
SYNTHESE GEOTECHNIQUE
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→ Vérification de la portance statique Comportement sous chargements horizontaux. Pour cela, on : modélise des ressorts le long des pieux estime le taux de plastification des ressorts récupère et combine les efforts en tête de pieux issus du modèle global (logiciel Pont) calcule la capacité portante des pieux (compression, traction, et étreinte latérale)
JUSTIFICATION DES PIEUX
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• Les pieux sont modélisés sur les logiciels PONT/ARC et SOFISTIK tels des éléments « poutre » maintenus latéralement et en pointe par des ressorts de sol.
• La succession des différentes couches de sol est donc simulée par une série de ressorts le long du pieu. Leur comportement théorique est élastique linéaire jusqu’à un palier parfaitement plastique. La formule de Vesic donne l’expression du module d’un ressort isolé.
• Lorsqu’un nombre suffisant de ressorts est
plastifié, il est nécessaire d’estimer leur nouvelle raideur kh2 selon l’approche suivante:
k- Stiffness (kN/m3)
Limit soil pressure (kN/m²)
Displacement (m)
Δp-
Soil
reac
tion
(kN
/m²)
JUSTIFICATION DES PIEUX
Drièdre amovible
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M T
Eléments pris en compte dans la justification des pieux : 1. Le frottement négatif dans les Marine Deposit #1 2. La résistance des cônes d’ arrachement en tension dans le terrain
mobilisé par frottement le long du fût 3. La vérification de la pression latérale appliquée aux pieux (notamment
dans le cas d’un dièdre rocheux amovible) 4. La prise en compte des interactions entre pieux de bases différentes
1 2 3 4
JUSTIFICATION DES PIEUX
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Résistance à la traction (cône d’arrachement)
• Un effort de traction peut entrainer la
rupture d’un prisme de terrain solidaire du pieu par frottement. Dans cette configuration, ce sont le poids du prisme ainsi que le frottement généré à l’interface prisme/rocher en place qui permettent la reprise de cet effort.
• Il est considéré un épanouissement de 30° (ULS) à 45° (SILS) dans le rocher depuis la base des pieux, et de 0° (ULS) à 10 ° (SILS) dans le CDG et les alluvions A3/A4.
• Le facteur de sécurité pour ce cas d’étude varie entre 1,0 (SILS) et 1,1 (ULS).
JUSTIFICATION DES PIEUX
ULS : Ultimate Limit State SILS : Structural Integrity Limit State
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Résistance aux efforts latéraux
• Il est supposé l’existence d’un plan de
rupture préférentiel OC dans le rocher au droit de l’ancrage. Les efforts (V;M) dans le pieu au toit du rocher (point A) sont susceptibles de mettre en mouvement le prisme rocheux ACO et les terrains sus-jacents ACDE, et ainsi déchausser le pieu.
JUSTIFICATION DES PIEUX
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Capacité portante
• Une attention particulière a été apportée en cas de rechargement d’un pieu par un pieu voisin fondé dans un horizon moins profond.
• Le schéma ci-contre représente la problématique. La théorie de Boussinesq quant à la diffusion d’une charge dans le terrain a été employée et implique une représentation géométrique de chaque cas afin d’estimer la fraction de charge à ajouter au chargement initial du pieu.
JUSTIFICATION DES PIEUX
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Capacité portante
• Lorsque le pendage du toit du rocher est supérieur à 45°, un ancrage forfaitaire de 0,5 m supplémentaire est imposé dans le rocher.
• Par ailleurs, la base des pieux doit présenter une étreinte latérale dans le rocher d’un rayon minimal ( B/2 MIN)
JUSTIFICATION DES PIEUX
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• Procédure pour le recalcul des pieux sur la base des résultats de préforages
JUSTIFICATION DES PIEUX - PREFORAGES
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Procédure pour le recalcul des pieux sur la base des résultats de préforages
• Ce recalcul intègre la production d’une note de calcul justificative des ajustements dus aux préforages.
• Les ajustements visaient la prise en compte des pendages réels au droit du pieu ainsi que des variations géologiques et notamment l’influence des points bas du toit du rocher.
JUSTIFICATION DES PIEUX - PREFORAGES
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Pile Founding Level (PFL) d’après les préforages - P69 L
JUSTIFICATION DES PIEUX - PREFORAGES
Pieux forés
Pieux forés de gros diamètres travaillant essentiellement en pointe
Pieux frottants à fût injecté dans le cas où rocher > -140mPD (ML1&ML3)
Dia. 2.5m, 2.8m and 3,0m
Profondeur de 7m à > 100m
Pieux à terre - RCD methode
Pieux en marine - RCD et Kelly
methode
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TRAVAUX DE PIEUX
HKLR 09
Pieux Kelly (Marine)
Casing au travers des Marine Deposit (<40m)
Forés boue au-delà du casing Excavation au bucket monté à la base
du Kelly télescopique 229 Pieux Le plus profond -107mPD, moy. -70mPD
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TRAVAUX DE PIEUX
HKLR 09
RCD Methode (Marine)
Casing permanent jusqu’au toit du rocher
397 pieux Le plus profond -91mPD Moyenne -48mPD
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TRAVAUX DE PIEUX
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80m3 à 400m3 par pieu Camions toupie sur des
Ro-Ro Barges Centrale à béton sur
barge
Bétonnage & Ferraillage
TRAVAUX DE PIEUX
2 lits de 46T50
Merci de votre attention
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